異形模板

蛋形消化池是污水處理廠建設(shè)中施工難度最大、技術(shù)含量最高的構(gòu)筑物。選擇不同的模板體系將導致施工前期投入差異很大。采用小型鋼模板與異形鋼模板搭配使用的方法,較好地解決了施工精度問題,使工程施工更便捷、造價更低。

    隨著環(huán)保事業(yè)和社會可持續(xù)性發(fā)展的需要,污水處理設(shè)施建設(shè)已成為國家重點投資的基礎(chǔ)設(shè)施之一。污泥處理構(gòu)筑物中,國內(nèi)以圓柱形消化池最多。該類消化池結(jié)構(gòu)較簡單,施工方便,但池底易積泥沙,表面積大、散失熱量多,排浮渣不方便、維修比較困難等。從1991年起,蛋形(也稱卵形)消化池在國內(nèi)開始設(shè)計和建造。蛋形池體在工藝、力學、節(jié)能等方面具有很大的優(yōu)勢,發(fā)展前景可觀,特別是建筑與藝術(shù)得到了較完美的統(tǒng)一,建成后能成為城市的一個景觀。由于其獨特的雙曲弧面形狀,給混凝土工程施工特別是模板的配板設(shè)計帶來很大的難度。

    1、應(yīng)用概況從世界范圍內(nèi)看,蛋形消化池模板體系主要有3種:①雙面定型鋼模板 其優(yōu)點是能保證池壁表面光滑,但一次性投入鋼材量大,且為專用模板,通用性不強、極不經(jīng)濟,德國、美國、新加坡等國家采用此種體系;②定型雙曲面木模(或竹膠板) 缺點是一次性投入木材量大,且易損壞,基本上不能二次周轉(zhuǎn)使用,但成本比第一種體系低;③采用組合鋼模和特制的異形鋼模相互搭接拼裝成的模板體系 優(yōu)點是模板可以多次周轉(zhuǎn)使用、通用性強,缺點是將消化池池壁的環(huán)向、豎向圓弧型局部變成了小折線。

    相比較方案①、②模板一次性投入大,成本高,對微利的建筑企業(yè)負擔太重;方案③模板投入少,成本低,雖然成型后的混凝土表面會存在一些缺陷(局部小折線),但因其外側(cè)面尚有保溫材料覆蓋及外裝飾層的掩蓋,其混凝土表面質(zhì)量一般可被業(yè)主所接受。所以在選擇模板方案時,要統(tǒng)籌考慮外觀質(zhì)量與成本投入的關(guān)系。從1991年施工國內(nèi)第一個蛋形消化池———濟南污水處理廠的10 536m3污泥處理池開始,到后來陸續(xù)施工的濟寧污水處理廠1?27萬m3蛋形池、杭州四堡污水處理廠的10 926m3蛋形池、重慶雞冠石污水處理廠的1?2萬m3蛋形池、重慶唐家沱污水處理廠的1?2萬m3蛋形池等,均按照投入要少、效果要好的原則,采用模板方案③,并在逐年的施工實踐中,對其技術(shù)進行不斷的創(chuàng)新,形成技術(shù)成熟、性價比高的模板配板設(shè)計方法。

    2、模板配板原則1)異形模板規(guī)格盡量少,利于多次周轉(zhuǎn)使用。2)組合鋼模曲線與設(shè)計曲線擬合效果好,擬合偏差在3mm內(nèi)。3)每一澆筑層內(nèi)、外模板高差小,利于施工。4)每一基本模板單元寬度在滿足擬合偏差要求的前提下取較大值,方便施工。

    3、模板配板設(shè)計國內(nèi)設(shè)計、建造的蛋形池體的容積都很大,在1萬m3以上,蛋形池體的最大直徑一般在20m以上,最大高度可達40m以上。由于池體呈雙曲面,在任一高度處,曲率半徑及弧面均不相同。在實際施工中是采用先將池體分成若干層,每一層支設(shè)與池體曲面相擬合的模板,在模板中澆筑混凝土。每一層模板由多塊模板組成,其中包括若干個矩形模板、梯形模板、變形梯形模板。通過將各不同數(shù)量的矩形模板、梯形模板、變形梯形模板拼接組合,形成基本模板單元,構(gòu)成與該層池體的實際曲面相擬合的模板組。每層高度因曲率半徑及弧面均不相同,排板順序及模板尺寸均不同。如圖1a所示,每層模板包括了多組基本模板單元1。在圖1b中放大顯示了一個基本模板單元。該模板單元1包括一塊矩形模板10、一塊梯形模板20和一塊變形梯形模板30。其在池壁中的排列如圖1c所示。在工程實施中,基本模板單元可包括矩形模板、梯形模板、變形梯形模板,也可以根據(jù)實際曲線情況,只選用矩形模板、矩形模板與梯形模板組合或矩形模板與梯形模板、變形梯形模板組合3種形式。由于模板的限位、定位鋼管或鋼筋是與池體相吻合的圓形,實際中的基本模板單元并非如1a中所示的直線,即dh比圖示的要小。矩形模板是標準模板,在施工完畢后,可以回收繼續(xù)使用,但梯形模板和變形梯形模板則要根據(jù)池體的實際曲面參數(shù)進行專門設(shè)計、制造,一旦該池體施工完畢,則基本不能在其它不同的工程中利用。因此,從降低成本的角度考慮,在每層模板組中應(yīng)當盡量多選用標準的矩形模板,而減少梯形模板和變形梯形模板的用量,并對梯形模板的上、下底邊長進行優(yōu)化,使梯形模板通用化,以便適應(yīng)于不同曲率的池體建造。但是,因為是用平面模板來擬合池體的實際曲面,兩者之間必然存在著誤差,該誤差主要由弦弧差dh來控制。如果梯形模板的數(shù)量過少,則模板組的曲面與池體的實際曲面之間的誤差就會增大,即dh增大,造成池體外形施工質(zhì)量下降,甚至達不到施工質(zhì)量驗收要求。